Лекционный курс Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли»

1. Лекционный курсФизические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли» Часть 2. НАНООБЪЕКТЫ ПРИРОДНЫХ НЕФТЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗУЧЕНИЯ Тема Природная нанодисперсность жидких сред. «Пассивные» наноколлоиды механических примесей в нефти.

2. Природная нанодисперсность жидких сред

4. При моделировании потоков нефтей используются представления об однородности жидких сред

5. Природная нанодисперсность сложных по составу нефтей все еще остается практически не исследованной. Некоторые представления о характере нанодисперсности жидкого состояния можно получить из результатов изучения естественных надмолекулярных структур в более простых жидкостях - воде и в отдельных компонентах нефтей (метане, бензоле, н-гексане и т.п.)

6. Компьютерное моделирование нанодисперсности жидкостей

7. ВОДА ( ПРОСТЕЙШИЕ КЛАСТЕРЫ МОЛЕКУЛ ) Димер Тример Пентамер Тетрамер Гексамер

8. ВОДА Растянутая структура Сжатая структура Компьютерная модель кластера (H2O)280 (http://www.lsbu.ac.uk/water/index.html)

9. Структурная модель «мерцающих» нанокластеров (Eisenberg and Kauzmann, 1969). Пространственный «каркас» нанокластера, образованного молекулами воды. Линейные размеры мерцающих кластеров не превышают нескольких нанометров, а средние времена их существования составляют 10-10-10-9 секунд. Типичный кластер содержит примерно 65 молекул воды при 0°C и около 12 молекул при 100°C

10. Экспериментально выявленные структуры смешанных молекулярных нанокластеров в системе метанол + вода (Guo et al., 2003). (J. Chem. Soc., Faraday Trans., 1998, 94, 3421-3426)

11. S. E. Abraham, D. Chakrabarti and B. Bagchi,  J. Chem. Phys.126, 74501 (2007). Проявления нанодисперсности в смеси двух простых жидкостей

12. Природная нанодисперсность критического состояния вещества http://arxiv.org/abs/physics/9904001 Четвертое агрегатное состояние – Дельта () - состояние

13. Критическое состояние при добыче нефти и газа ( Ретроградные явления – переходы из однофазного в двухфазное состояние )

14. НАНОЧАСТИЦЫМЕХАНИЧЕСКИХПРИМЕСЕЙВПРИРОДНЫХНЕФТЯХНАНОЧАСТИЦЫМЕХАНИЧЕСКИХПРИМЕСЕЙВПРИРОДНЫХНЕФТЯХ

15. Центрифуги для отделения механических примесей из добытой нефти ( Фирма Alfa Laval )

16. 200 нм Фотография ПЭМ и картина дифракции электронов для наноколлоидных механических примесей битума Атабаски. (Zai-Feng.et al., 2004)

17. Частицы мех. примесей взаимодействуют с наночастицами других компонентов нефти Модель поверхности наноразмерной частицы механических примесей. (Zai-Feng.et al., 2004)

18. Стабилизация водонефтяных эмульсий наноколлоидными частицами.

19. Стабилизация водонефтяных эмульсий наноколлоидными частицами. Вверху - различные углы смачивания на границе нефть - вода. Внизу слева – обратная эмульсия В/М, Внизу справа – прямая эмульсия М/В. Адаптировано из (de Luna, 2005).

20. Emulsified water droplets in diluted bitumen froth (b) and theinterface between water droplet and diluted bitumen (a) (Moran and Czarnecki,2006).

21. Skin formation (steric layer) at water droplet surfaces

22. «Промежуточные слои» «Rag Layers» Отстойники водонефтяных эмульсий НЕФТЬ «П. С.» Субмикронные частицы глины, стабилизирующие «промежуточный слой» ВОДА

23. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ НАНОЖИДКОСТИ ( НАНОЗОЛИ ) ( с добавками твердых «пассивных» наноколлоидных частиц )

24. Nanofluids: Advanced Flow and Heat Transfer Fluids Prof. M. Kostic Mechanical Engineering NORTHERN ILLINOIS UNIVERSITY

25. НАНОЖИДКОСТИ КАК СРЕДСТВОЭФФЕКТИВНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Серверных процессоров Автомобильных двигателей

27. Зависимость прироста теплопроводности от содержания наночастиц в жидкости

28. МАГНИТНЫЕ НАНОЖИДКОСТИ Герметизация вводов механических устройств, космических аппаратов, медицина ….

29. Наножидкость-хамелеон обещает революцию в производстве мониторов ( http://grani.ru/Society/Science/m.124895.html ) Жидкость, изменяющая свой цвет под воздействием магнитного поля, содержит сферические частицы оксида железа Fe3O4  (диаметром порядка 100 нанометров) с нанесенным на них полимерным покрытием. 

30. ПРИМЕНЕНИЕ НАНОЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ To test the future reality of having molecular devices in the reservoir, we embarked on a research initiative to run core-flooding experiments on carbonate samples from ARAB-D formations using inert nanoparticle suspensions. This was aimed also to set the stage for injecting traceable nanoparticles into the rock. Broadly, the study intended to generate baseline data for tile injection response of nanoparticles in the carbonate bimodal samples and correlate the impact on the rock permeability and the particle transport efficiency in terms of particle size, concentration, and surface chemistry.

31. 2011 Nanofluid technology promises large-scale performance gains from tight reservoirs The underlying concept that allows nanofluids to remove fluids from a reservoir with such a high level of efficiency is called disjoining pressure, Due to their extremely small size, the nanofluid's particles can easily move into very tight formations, which have porosities in the microdarcy range, without the need for an external pumping force. When they come into contact with a discontinuous phase, such as an oil-rock interface, these particles self assemble to form a thin film known as a wedge layer. This wedge film then exerts a pressure on the discontinuous phase, called a disjoining pressure, which effectively works to separate the oil from the rock surface and carry it out of the rock pore.

32. ПРИМЕНЕНИЕ НАНОЖИДКОСТЕЙ В КАЧЕСТВЕ ЭФФЕКТИВНЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ Design and Application of Novel Nano Drilling Fluids to Mitigate Circulation Loss Problems during Oil Well Drilling Operations University of Calgary, CA The research also aimed at developing a new class of highly specialized nanoparticle based drilling fluids with superior ability to plug the pore throat of the formation and prevent fluid loss while drilling. Application of nano calcium carbonate and nano iron hydroxide were considered in the drilling fluid to fill the gaps between larger particles forming the plug. Nano materials are capable of reducing the permeability and the porosity of the media and increase its yield point and mechanical strength. Filtration and Rheologytests performedon nano-fluids unveiled the significant capabilities of nano calcium carbonate to increase the consistency and sealing capabilities of the filter cakes.

33. КОНЕЦЛЕКЦИИ